تاریخچه پردازنده های اینتل (قسمت اول)

امروزه ریزپردازنده‌ها به قدری زندگی ما را تحت تأثیر خود قرار داده‌اند که حتی تصور اینکه جهان قبل از اختراع آن‌ها چگونه بوده، دشوار است. در سال ۱۹۶۰، کامپیوترها فضایی به اندازه‌ی یک اتاق را اشغال می‌کردند و به قدری گران‌قیمت بودند که تنها در اختیار تعداد کمی از آزمایشگاه‌های دولتی، دانشگاه‌ها و شرکت‌های بزرگ قرار داشتند. توسعه‌ی مدارهای مجتمع در اواسط دهه‌ی ۶۰ میلادی توسط رابرت نویس (از بنیان‌گذاران اینتل) باعث شد مدارهای الکترونیکی بتوانند در ابعادی کوچک روی یک چیپ سیلیکونی قرار بگیرند، هرچند ادغام ترانزیستورها در سیلیکون در مقیاس بالا هنوز تجاری نشده بود.

اینتل از زمان تأسیس در سال ۱۹۶۸ همواره در تلاش بود تا استفاده از حافظه‌های نیمه رسانا را مقرون‌به‌صرفه و عملی کند. این هدف برای اینتل بسیار جاه طلبانه بود، چرا که در آن زمان حافظه‌های نیمه رسانا نسبت به حافظه‌های متداول، که از تکنولوژی هسته‌ی مغناطیسی استفاده می‌کردند، ۱۰۰ برابر گران‌تر بودند. اما بنیان‌گذاران اینتل فکر می‌کردند که مزایای حافظه‌ی سیلیکونی از جمله اندازه‌ی کوچکتر، عملکرد بهتر و مصرف انرژی کمتر، بالاخره تولیدکنندگان را به استفاده از تکنولوژی جدید مجاب خواهد کرد.

یکی از مهم‌ترین نقاط عطف در تاریخ اینتل زمانی به وجود آمد که شرکتی ژاپنی با نام بیزیکام (Busicom) از اینتل خواست تا مجوعه‌ای از چیپ‌ها را برای خانواده‌ای از ماشین حساب‌های سطح بالای این شرکت طراحی کند. در آن زمان، تمام چیپ‌های منطقی (که وظیفه اجرای محاسبات و اجرای برنامه‌ها را بر عهده دارند، برخلاف چیپ‌های مموری که تنها اطلاعات و دستورها را در خود ذخیره می‌کنند) به‌صورت سفارشی برای هر محصول طراحی می‌شدند. بنابراین، چیپ‌های منطقی قدیمی تک منظوره بودند و نمی‌شد از آن‌ها برای مصارف گوناگون استفاده کرد.

طراحی ماشین حساب‌های بیزیکام شامل ۱۲ چیپ سفارشی می‌شد. یکی از مهندسان اینتل با نام تد هاف، با رد کردن طرح پیشنهادی بیزیکام، تنها یک چیپ چندمنظوره طراحی کرد که دستورها خود را از یک حافظه‌ی نیمه رسانا دریافت می‌کرد. این چیپ چندمنظوره نه‌تنها نیاز بیزیکام برای ساخت ماشین حسابش را برطرف می‌کرد، بلکه می‌شد بدون طراحی مجدد از آن برای طیف وسیعی از مصارف دیگر نیز استفاده کرد.

چیپ جدید تنها یک مشکل داشت: بیزیکام صاحب امتیاز آن بود. هاف و دیگران می‌دانستند که با کارایی بی حد و مرزی که محصول جدید دارد، می‌توان از آن در هر دستگاهی استفاده کرد. آن‌ها اینتل را تشویق کردند تا امتیاز این محصول را از بیزیکام بخرد. در حالی که گوردون مور و رابرت نویس از سرمایه‌گذاری روی چیپ جدید پشتیبانی می‌کردند، سایر مقامات شرکت نگران این بودند که محصول جدید ممکن است تمرکز اینتل را از کار روی هدف اصلی خود یعنی طراحی و ساخت حافظه منحرف کند. در نهایت با توجه به این نکته که هر میکروکامپیوترِ چهار چیپه، به دو واحد حافظه نیاز دارد، اکثریت مقامات متقاعد شدند تا اینتل امتیاز محصول جدیدش را از بیزیکام بخرد و روی ساخت این نوع چیپ‌های چندمنظوره سرمایه‌گذاری کند.

مدیر بازاریابی اینتل در آن زمان می‌گوید:

ما در آن زمان به چیپ‌های چند منظوره به‌عنوان راهی برای فروش بیشتر حافظه‌هایمان نگاه می‌کردیم و اساس سرمایه‌گذاریمان روی این محصولات نیز برای همین منظور بود.

اینتل برای بازخرید امتیاز محصولش مبلغ ۶۰ هزار دلار به بیزیکام پیشنهاد کرد و از آنجایی که شرکت ژاپنی با مشکلات مالی دست‌وپنجه نرم می‌کرد، پیشنهاد اینتل را پذیرفت. توافق با بیزیکام بلافاصله موجب انقلاب در اینتل یا صنعت ساخت چیپ نشد، بلکه راه اینتل برای توسعه‌ی رایانش مبتنی بر ریزپردازنده‌ها را هموار کرد.

ریزپردازنده‌ی 4004 در اواخر سال ۱۹۷۱ معرفی شد. جالب است بدانید اصطلاح ریزپردازنده در زمان معرفی 4004 هنوز به وجود نیامده بود و اندکی بعد از معرفی این محصول به بازار برای اولین‌بار مورد استفاده قرار گرفت. 4004 از سال ۱۹۷۱ تا سال ۱۹۸۱ تولید می‌شد و علاوه بر اینکه اولین پردازنده‌ای محسوب می‌شود که به‌صورت تجاری در دسترس قرار گرفت، اولین CPU کامل که روی یک چیپ قرار داشت نیز به شمار می‌رود. این چیپ در پوششی سرامیکی و ۱۶ پین قرار داشت و سرعت کلاک اولیه‌ی آن ۱۰۸ کیلوهرتز بود که در مدل‌های بعدی تا ۷۴۰ کیلوهرتز افزایش یافت. 4004 که با تکنولوژی ساخت ۱۰ میکرومتری (۱۰,۰۰۰ نانومتر) تولید می‌شد، از ۲۳۰۰ ترانزیستور استفاده می‌کرد و توان پردازشی آن هفت صدم MIPS (میلیون دستور در ثانیه) بود.

4004 حدود ۲۰۰ دلار قیمت داشت و قدرت پردازشی آن برابر با اولین کامپیوتر الکترونیکی، ENIAC، بود. برای مقایسه، ENIAC که در سال ۱۹۴۶ ساخته شده بود، با استفاده از ۱۸ هزار لامپ خلاء، فضایی به اندازه‌ی ۸۵ متر مکعب را اشغال می‌کرد. 4004 قادر بود در هر ثانیه ۶۰ هزار عملیات انجام دهد که در آن زمان پیشرفت بزرگی در صنعت کامپیوتر به شمار می‌رفت.

پردازنده‌ی ۸ بیتی 8008 در سال ۱۹۷۲ با سرعت کلاک ۰.۵ تا ۰.۸ مگاهرتز و بهره‌مندی از ۳۵۰۰ ترانزیستور به‌عنوان جایگزینی برای 4004 معرفی شد.

8008 و 4004 هر دو نقش مهمی در پیدا کردن بازار جدید برای محصولات اینتل داشتند. برای اولین‌بار در تاریخ، قدرت پردازشی کامپیوترها با قیمتی مقرون‌به‌صرفه برای استفاده توسط طیف وسیعی از افراد در دسترس بود. اولین ترازوهای دیجیتال در فروشگاه‌های مواد غذایی پدیدار شدند و چراغ‌های راهنماییِ مجهز به پردازنده، ترافیک را به شکل بهینه‌تری کنترل می‌کردند. میکروکامپیوترهای جدید همه چیز از صنعت پزشکی گرفته تا فست فودها، سیستم رزرو ایرلاین‌ها و حتی پمپ‌ بنزین‌ها را دستخوش تغییر اساسی کرده بودند.

پس از آن پردازنده‌ی 8080 از همین خانواده در سال ۱۹۷۴ با ۴۵۰۰ ترانزیستور، فناوری ساخت ۶ هزار نانومتری و سرعت کلاک ۲ مگاهرتز عرضه شد. این پردازنده به‌علت استفاده در کامپیوتر Altair 8800 و موشک‌های کروز AGM-86 ساخت بویینگ به شهرت رسید؛ هرچند هیچکدام از این پردازنده‌ها در مقیاس قابل‌توجه به فروش نرسیدند.

باوجود کاربرد پردازنده‌ها و میکروکامپیوترهای جدید در طیف وسیعی از مشاغل، هنوز هم نه اینتل و نه مشتریان فکر نمی‌کردند که کامپیوترها روزی به وسیله‌ای همه‌گیر و مورد نیاز هر خانه تبدیل شود. یکی از مدیران سابق اینتل خاطره‌ی جالبی در این زمینه دارد. او می‌گوید:

در اواسط دهه‌ی ۷۰ میلادی شخصی نزد من آمد و ایده‌ای ارائه داد که اساساً یک کامپیوتر شخصی محسوب می‌شد. ایده‌ی او این بود که یک پردازنده‌ی 8080 را به همراه کیبورد و یک مانیتور در یک بسته‌بندی، برای مصرف خانگی به فروش برسانیم. من بلافاصله از او پرسیدم: «این دستگاه به چه دردی میخورد؟» و تنها جوابی که به ذهن آن شخص رسید این بود که زنان خانه‌دار می‌توانند از آن برای نگه‌داری دستور پخت غذا استفاده کنند. خود من هیچ کاربرد مفیدی در کامپیوترهای شخصی نمی‌دیدم و برای همین هیچگاه چنین طرح‌هایی را جدی نگرفتیم و دوباره به آن فکر نکردیم.

پردازنده‌ی 8086 اینتل که با نام iAPX 86 نیز شناخته می‌شد، اولین پردازنده‌ی ۱۶ بیتی تجاری اینتل بود. این چیپ همچنین آغازی بود بر عصر پردازنده‌های x86. با داشتن ۲۹ هزار ترانزیستور و ساخته شده با فناوری ۳ هزار نانومتری، 8086 از سرعت کلاک ۵ تا ۱۰ مگاهرتز بهره می‌برد و قدرت پردازشی آن ۰.۷۵ MIPS بود. این پردازنده در کامپیوتر PS/2 ساخت IBM استفاده می‌شد.

IBM 5150 که به‌عنوان اولین کامپیوتر شخصی (PC) تاریخ در نظر گرفته می‌شود، از پردازنده‌های ۵ تا ۸ مگاهرتزی 8088 اینتل استفاده می‌کرد. این پردازنده‌ها بسیار شبیه به 8086 بودند، تنها با این تفاوت که باس داخلی آن‌ها ۸ بیت بود. همکاری اینتل و IBM برای ساخت این کامپیوتر هم داستان جالبی دارد. مهندسان اینتل مجبور بودند تا بدون اینکه اطلاعات فنی خاصی از کامپیوتر IBM به دست بیاورند، این شرکت را مجاب به استفاده از پردازنده‌های اینتل کنند. یکی از مهندسان اینتل آن دوران را اینگونه به یاد دارد:

همه چیز بسیار مرموز بود. وقتی ما برای ارائه‌ی پشتیبانی فنی نزد IBM می‌رفتیم، آن‌ها متخصصان ما را در یک سمت، و متخصصان خودشان را با محصول اولیه در سمت دیگر یک پرده‌ی سیاه قرار می‌دادند. ما از آن‌ها سؤال می‌پرسیدیم که چه اتفاقی افتاده است و آن‌ها از آن سمت پرده برایمان تعریف می‌کردند. سپس ما مجبور بودیم بدون اینکه محصول را ببینیم راه حلی برای مشکل پیدا کنیم. اگر خیلی خوش شانس می‌بودیم، به ما اجازه می‌دادند تا با عبور دادن دست‌هایمان از پرده و لمس آن «محصول»، متوجه شویم که مشکل از کجا است.

در نهایت، قرارداد بین IBM و اینتل برای استفاده از پردازنده‌های 8088 منعقد شد. این قرارداد باعث می‌شد تا سود سرشاری به سمت اینتل سرازیر شود، اما همچنان هیچکس احتمال این را نمی‌داد که تجارت کامپیوترهای شخصی روزی تا این حد گسترش پیدا کند. یکی از مهندسان فروش اینتل در آن زمان می‌گوید:

در آن زمان، خوشبینانه‌ترین پیش‌بینی‌ها روی فروش ۱۰ هزار واحد پردازنده در سال حساب می‌کردند. هیچکس فکرش را نمی‌کرد که حجم فروش کامپیوترهای شخصی به رقم ده‌ها میلیون واحد در سال برسد.

در سال ۱۹۸۲، اینتل پردازنده‌ی 80186 را عرضه کرد که آن هم بر مبنای 8086 بود، اما با استفاده از فناوری ساخت ۲ هزار نانومتری ساخته شده بود و با داشتن سرعت کلاک ۶ مگاهرتزی، توان پردازشی آن به ۱ MIPS رسیده بود. کامپیوتر Tandy 2000 اولین کامپیوتری بود که از 80186 استفاده می‌کرد.

پردازنده‌ی iAPX 432 یکی از معدود پردازنده‌های اینتل به شمار می‌رود که با شکست مواجه شد و اینتل با صحبت نکردن درباره‌ی آن سعی دارد خاطره‌ی بد آن را به فراموشی بسپارد. به جز iAPX 432، پردازنده‌هایی مانند i860/i960 در اوایل دهه‌ی نود میلادی و پردازنده‌های Timna در سال ۲۰۰۰ نیز با طراحی بد خود به سرنوشت i860/i960 دچار شدند.

 iAPX 432 در سال ۱۹۸۱، اولین پردازنده‌ی ۳۲ بیتی اینتل محسوب می‌شد. طراحی iAPX 432 در زمان خودش بسیار پیچیده به شمار می‌رفت، چرا که برای اولین‌بار قابلیت‌هایی چون مالتی تسکینگ سخت‌افزاری و مدیریت حافظه را ارائه می‌کرد. iAPX 432 که سرعت کلاک ۴ تا ۸ مگاهرتزی داشت، برای سیستم‌های بالارده طراحی شده بود و علت شکست آن قیمت بالاتر، و زمان بیشتر تولید آن نسبت به پردازنده‌های 80286 بود.

در حالی که iAPX 432 در اصل به‌عنوان جایگزینی برای سری 8086 طراحی شده بود، پروژه‌ی تولید آن در سال ۱۹۸۲ کاملاً متوقف شد.

پردازنده‌ی 80286 اینتل با قابلیت مدیریت حافظه و سرعت کلاک ۲۵ مگاهرتزی و توان محاسباتی ۴ MIPS در سال ۱۹۹۱ به بازار آمد. این پردازنده در کامپیوترهای IBM AT و مشابه‌های آن استفاده می‌شد. تراشه‌ی آن با فناوری ساخت ۱۵۰۰ نانومتری ساخته شده بود و ۱۳۴ هزار ترانزیستور در خود جای می‌داد.

تا به امروز، پردازنده‌ی 80286 اینتل به‌عنوان پردازنده‌ای که بیشترین پیشرفت را نسبت به نسل قبلی خود داشته است، در نظر گرفته می‌شود. این پردازنده همچنین یکی از مقرون‌به‌صرفه ترین پردازنده‌هایی است که اینتل تاکنون ساخته است. در سال ۲۰۰۷ اینتل اعلام کرد که تنها پردازنده‌های اتم جدید می‌توانند به اندازه‌ی پردازنده‌ی 80286 که ۲۵ سال پیش معرفی شده بود، مقرون‌به‌صرفه باشند.

مشخصات فنی کامل، قیمت پردازنده در فروشگاه‌های اینترنتی و مقایسه‌ی کامل انواع CPU را در بخش محصولات مشاهده کنید؛انواع CPU اینتل از  جمله سری‌ Core i3، Core i5 و Core i7 و انواع پردازنده‌ مرکزی AMD رایزن (Ryzen) برای مقایسه و خرید در دسترس کاربران است. 

این مطلب ادامه دارد ...